Bộ phát áp suất là một thiết bị tự động hóa công nghiệp chuyển đổi tín hiệu áp suất thành tín hiệu điện tiêu chuẩn (chẳng hạn như 4-20mA DC, 0-10V DC hoặc tín hiệu kỹ thuật số). Các nguyên tắc kỹ thuật của nó có thể được tóm tắt thành bốn liên kết cốt lõi: cảm biến áp suất, chuyển đổi tín hiệu, khuếch đại và xử lý tín hiệu, đầu ra và truyền, như sau:
1. cảm biến áp suất
Cốt lõi của bộ truyền áp suất là cảm biến, chịu trách nhiệm trực tiếp cảm nhận sự thay đổi trong áp suất bên ngoài. Các loại cảm biến phổ biến bao gồm:
Cảm biến piezoresistive: sử dụng hiệu ứng piezoresistive của vật liệu bán dẫn hoặc kim loại. Khi áp lực được áp dụng vào màng cảm biến, màng trải qua biến dạng, gây ra sự thay đổi giá trị kháng nội bộ. Chuyển đổi sự thay đổi kháng trở thành tín hiệu điện áp thông qua cầu Wheatstone.
Cảm biến điện dung: bao gồm hai tấm điện cực song song. Áp suất gây ra sự thay đổi giá trị điện dung giữa điện cực màng và điện cực cố định, sau đó được chuyển đổi thành tín hiệu điện.
Cảm biến piezoelectric: Sử dụng đặc điểm của vật liệu piezoelectric (chẳng hạn như tinh thể thạch anh) tạo ra điện tích dưới áp suất, nó đầu ra một tín hiệu điện tỷ lệ với áp suất. Loại cảm biến này phù hợp cho phép đo áp suất động.
Cảm biến đo căng thẳng: Máy đo căng thẳng kháng là các thiết bị nhạy cảm chuyển đổi sự thay đổi căng thẳng trên thành phần được đo thành tín hiệu điện. Nó là một trong những thành phần chính của một bộ phát căng thẳng piezoresistive. Các loại máy đo căng thẳng kháng được sử dụng phổ biến nhất là máy đo căng thẳng kháng kim loại và máy đo căng thẳng bán dẫn. Có hai loại máy đo căng thẳng chống kim loại: máy đo căng thẳng dây và máy đo căng thẳng lá kim loại. Thông thường, máy đo căng thẳng được dính chặt chẽ vào một chất nền căng thẳng cơ học bằng cách sử dụng chất keo đặc biệt. Khi chất nền trải qua những thay đổi căng thẳng, máy đo căng thẳng kháng cự cũng biến dạng, gây ra sự thay đổi giá trị kháng cự của máy đo căng thẳng và sự thay đổi điện áp áp dụng cho kháng cự.
2. chuyển đổi tín hiệu
Đầu ra tín hiệu thô của các cảm biến thường yếu và không có mối quan hệ tuyến tính. Do đó, cần phải chuyển đổi các tín hiệu này thành tín hiệu điện ban đầu tỷ lệ với sự thay đổi áp suất thông qua các mạch xử lý tín hiệu. Quá trình này có thể liên quan đến chuyển đổi điện áp kháng, chuyển đổi điện áp công suất, v.v.
3、khuếch đại và xử lý tín hiệu
Tín hiệu được tạo ban đầu cần được khuếch đại và tuyến tính hóa bởi một mạch xử lý tín hiệu để đảm bảo rằng tín hiệu có thể được hệ thống điều khiển bên ngoài nhận ra chính xác. Các bước xử lý thường bao gồm:
khuếch đại tín hiệu: Sử dụng bộ khuếch đại hoạt động để khuếch đại tín hiệu mức milivolt yếu đến mức volt để xử lý tiếp theo.
Bù đắp nhiệt độ: Cảm biến dễ bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ và cần bù đắp sự trôi dạt nhiệt độ thông qua cảm biến nhiệt độ tích hợp hoặc thuật toán để đảm bảo sự ổn định đầu ra.
Sửa chữa tuyến tính: Đầu ra cảm biến có thể có đặc điểm phi tuyến tính và cần được sửa chữa tuyến tính thông qua các mạch kỹ thuật số hoặc tương tự để đảm bảo rằng tín hiệu đầu ra có mối quan hệ tuyến tính nghiêm ngặt với sự thay đổi áp suất.
4, đầu ra và truyền
Tín hiệu được xử lý sẽ được truyền đến hệ thống giám sát hoặc điều khiển dưới dạng tín hiệu tiêu chuẩn. Các tín hiệu đầu ra phổ biến bao gồm:
Tín hiệu hiện tại DC 4-20mA: tín hiệu tiêu chuẩn được sử dụng phổ biến nhất trong tự động hóa công nghiệp, với những lợi thế như khả năng chống can thiệp mạnh mẽ và khoảng cách truyền tải dài.
Tín hiệu điện áp DC 0-10V: thích hợp cho truyền tải khoảng cách ngắn và các dịp yêu cầu tín hiệu điện áp.
Tín hiệu kỹ thuật số: chẳng hạn như HART, Modbus và các giao thức khác, hỗ trợ cấu hình từ xa, chẩn đoán và hiệu chuẩn, và đạt được quản lý thông minh.